DE102007042011A1

DE102007042011A1 - Variable electrical resistance

Info

Publication number: DE102007042011A1
Application number: DE102007042011A
Authority: DE
Inventors: Björn Klüßendorf
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2007-09-04
Filing date: 2007-09-04
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2027-09-05
Also published as: WO2009030690A2; DE102007042011B4; WO2009030690A3

Abstract

Ein variabler elektrischer Widerstand, umfassend eine Kontaktbahn mit mindestens zwei durch einen Spalt voneinander getrennten Kontaktbereichen mit jeweils einem zugeordneten elektrischen Widerstand sowie mindestens einen entlang der Kontaktbahn bewegbaren, als Schleifer ausgebildeten Kontakt mit mindestens einer zur Kontaktbahn hin angeordneten Kontaktfläche, wobei die Geometrie des Spaltes und die Kontaktfläche derart ausgebildet sind, dass der Schleifer bei einer Bewegung entlang der Kontaktbahn im Bereich des Spaltes zunächst mit einem ersten der dem Spalt benachbarten Kontaktbereiche in elektrischer Verbindung steht, anschließend mit beiden Kontaktbereichen gleichzeitig und weiter fortschreitend in der Bewegung nur mit dem zweiten Kontaktbereich, ist gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche des Schleifers eine konvexe Krümmung aufweist und bei der Bewegung des Schleifers im Bereich des Spaltes in diesen eintaucht, wobei die Breite und die Tiefe des Spaltes und die Krümmung der Kontaktfläche so aufeinander abgestimmt sind, dass bei der maximalen Eintauchtiefe des Schleifers in der Mitte des Spaltes ein Abstand zwischen der Kontaktfläche und der Oberfläche des Trägermaterials im Spalt bleibt. Eine alternative Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Kontaktfläche des Schleifers zumindest zwei in einer Ebene liegende Kontaktpunkte aufweist, deren Abstand in Bewegungsrichtung des Schleifers größer ist als die Breite ...A variable electrical resistance, comprising a contact track having at least two contact areas separated by a gap, each having an associated electrical resistance, and at least one contact movable along the contact track, designed as a slider with at least one contact surface arranged towards the contact track, the geometry of the gap and the contact surface is designed in such a way that, during a movement along the contact path in the region of the gap, the slider is initially in electrical connection with a first of the contact regions adjacent to the gap, then with both contact regions simultaneously and progressively in the movement only with the second contact region, is characterized according to a first embodiment of the invention, characterized in that the contact surface of the grinder has a convex curvature and immersed in the movement of the grinder in the region of the gap in this, wherein the di e width and the depth of the gap and the curvature of the contact surface are coordinated so that at the maximum immersion depth of the grinder in the middle of the gap, a distance between the contact surface and the surface of the carrier material remains in the gap. An alternative embodiment of the invention provides that the contact surface of the grinder has at least two in-plane contact points whose distance in the direction of movement of the grinder is greater than the width of the grinder.

Description

Die Erfindung betrifft einen variablen elektrischen Widerstand, umfassend eine Kontaktbahn mit mindestens zwei durch einen Spalt von einander getrennten Kontaktbereichen mit jeweils einem zugeordneten elektrischen Widerstand sowie mindestens einen entlang der Kontaktbahn bewegbaren, als Schleifer ausgebildeten Kontakt mit mindestens einer zur Kontaktbahn hin angeordneten Kontaktfläche, wobei die Geometrie des Spaltes und die Kontaktfläche derart ausgebildet sind, dass der Schleifer bei einer Bewegung entlang der Kontaktbahn im Bereich des Spaltes zunächst mit einem ersten der dem Spalt benachbarten Kontaktbereiche in elektrischer Verbindung steht, anschließend mit beiden Kontaktbereichen gleichzeitig und weiter fortschreitend in der Bewegung nur mit dem zweiten Kontaktbereich.The The invention relates to a variable electrical resistance comprising a contact track having at least two through a gap of each other separate contact areas, each with an associated electrical Resistance and at least one movable along the contact path, designed as a grinder contact with at least one to the contact path arranged contact surface, the geometry of the Gap and the contact surface are formed such that the grinder moves in a movement along the contact path in the Area of the gap first with a first of the gap adjacent Contact areas is in electrical connection, then with both contact areas simultaneously and progressing in motion only with the second contact area.

Variable elektrische Widerstände gibt es beispielsweise als gewickelte Potentiometer, in denen ein Widerstandsdraht um einen Stator herum gewickelt ist, über den ein Schleifer beim Verschieben einen sich ändernden Widerstand abgreift.variable electrical resistances are for example as wound Potentiometer in which a resistance wire around a stator around is wound over which a grinder when moving picks up a changing resistance.

Andere Formen variabler elektrischer Widerstände werden etwa als gedruckte Potentiometer ausgeführt. Das heißt, eine gedruckte Widerstandsbahn wird mit Spannung belegt und ein verstellbarer Abgriff greift auf dem gedruckten Kontaktbereich einen Widerstand oder eine Spannung ab. Als Widerstandsbahn wird dazu auf Leiterplatten z. B. ein Carbondruck ausgeführt. Bei einigen Anwendungen werden anschließend mittels eines Laserschnittverfahrens diese Carbonflächen eingeschnitten, so dass bestimmte Widerstands- bzw. Spannungsteilungswerte eingehalten werden können.Other Forms of variable electrical resistances are called as printed potentiometers executed. This means, a printed resistor track is energized and inserted adjustable tap accesses the printed contact area Resistance or voltage. As resistance path is to on printed circuit boards z. B. executed a carbon pressure. at Some applications are then laser-cut cut these carbon surfaces so that certain resistance or voltage division values can be maintained.

Durch die DE 100 17 511 A1 ist ein variabler elektrischer Widerstand gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bekannt geworden. Die Flächen der Kontaktbereiche der Kontaktbahn sind bei diesem Gegenstand schräg zur Bewegungsrichtung des bewegbaren Kontakts angeordnet. Infolge dessen weisen sowohl der bewegbare Kontakt als auch die von diesem überstrichene Kontaktbahn eine beträchtliche Breite auf.By the DE 100 17 511 A1 a variable electrical resistance according to the preamble of the main claim has become known. The surfaces of the contact areas of the contact track are arranged at this object obliquely to the direction of movement of the movable contact. As a result, both the movable contact and the contact track covered by it have a considerable width.

Der variable elektrischer Widerstand gemäß der vorliegenden Erfindung hat gegenüber dem beschriebenen Stand der Technik den Vorteil, dass der bewegbare Kontakt nur eine geringe Breite aufweisen muss.Of the variable electrical resistance according to the present invention Invention has over the described prior art the advantage that the movable contact only a small width must have.

Dies wird gemäß einer ersten Realisierung der Erfindung dadurch möglich, dass die Kontaktfläche des Schleifers eine konvexe Krümmung aufweist und bei der Bewegung des Schleifers im Bereich des Spaltes in diesen eintaucht, wobei die Breite und die Tiefe des Spaltes und die Krümmung der Kontaktfläche so aufeinander abgestimmt sind, dass bei der maximalen Eintauchtiefe des Schleifers in der Mitte des Spaltes ein Abstand zwischen der Kontaktfläche und der Oberfläche des Trägermaterials im Spalt bleibt.This is according to a first realization of the invention this is possible because the contact surface of the grinder has a convex curvature and in the movement of the Grinder dips in the area of the gap in these, with the Width and depth of the gap and the curvature of the contact surface are coordinated so that at the maximum immersion depth of the grinder in the middle of the gap a distance between the Contact surface and the surface of the carrier material stays in the gap.

Gemäß einer alternativen Realisierung der Erfindung wird dies dadurch möglich, dass die Kontaktfläche zumindest zwei in einer Ebene liegende Kontaktpunkte aufweist, deren Abstand in Bewegungsrichtung des bewegbaren Kontakts größer ist als die Breite des Spaltes.According to one alternative realization of the invention, this is possible by that the contact surface at least two lying in a plane contact points whose distance in the direction of movement of the movable contact is greater than the width of the gap.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.following the invention is based on an embodiment below Explained referring to the accompanying drawings.

Dabei zeigt:there shows:

1: eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen variablen elektrischen Widerstands 1 : A schematic diagram of a variable electrical resistance according to the invention

2: eine Längsschnitt durch einen variablen elektrischen Widerstand gemäß einer ersten Realisierung der Erfindung 2 a longitudinal section through a variable electrical resistance according to a first implementation of the invention

3: eine Längsschnitt durch einen variablen elektrischen Widerstand gemäß einer alternativen Realisierung der Erfindung 3 a longitudinal section through a variable electrical resistance according to an alternative realization of the invention

Wie in der 1 zu erkennen ist, umfasst der erfindungsgemäße variable elektrische Widerstand eine erste Kontaktbahn 1 mit von einander durch Spalte 2 abgegrenzten Kontaktbereichen 1a, 1b, 1c, ... . Die Kontaktbahn 1 ist als elektrische Leiterbahn z. B. durch eine Kupferkaschierung einer Leiterplatte 6 gebildet. Den abgegrenzten Kontaktbereichen 1a, 1b, 1c, ... ist jeweils ein Festwiderstand 3a, 3b, 3c, ... zugeordnet. Diese Festwiderstände 3a, 3b, 3c, ... sind dabei beispielsweise als Teil eines integrierten Widerstandsnetzwerkes realisiert und über elektrische Leiterbahnen mit den abgegrenzten Kontaktbereichen 1a, 1b, 1c, ... der Kontaktbahn 1 verbunden. Das Widerstandsnetzwerk, dessen einzelne Widerstände 3a, 3b, 3c, ... in Reihe zueinander geschaltet sind, ist mit seinen Enden mit dem Plus-sowie mit dem Minuspol einer Spannungsquelle verbunden. Ein entlang der Kontaktbahn 1 bewegbarer, als Schleifer 4 ausgebildeter Kontakt weist eine zur Kontaktbahn 1 hin angeordnete Kontaktfläche 4' auf, die die Kontaktbahn 1 elektrisch kontaktiert. Eine weitere Kontaktfläche 4'' des bewegbaren Schleifers 4 ist mit einer zweiten, durchgehenden Kontaktbahn 5 in elektrischem Kontakt. An dieser zweiten Kontaktbahn 5 kann die durch die jeweilige Stellung des Schleifers 4 bedingte Spannung abgegriffen werden. Diese ergibt sich als die Spannung zwischen den Potentialen des angeschlossenen Plus-sowie des Minuspols, welche durch den an der Abgriffstelle des Schleifers 4 gebildeten Spannungsteiler definiert ist.Like in the 1 can be seen, the variable electrical resistance according to the invention comprises a first contact track 1 with each other by column 2 delimited contact areas 1a . 1b . 1c , .... The contact track 1 is as an electrical conductor z. B. by a Kupferkaschierung a circuit board 6 educated. The delimited contact areas 1a . 1b . 1c , ... is always a fixed resistor 3a . 3b . 3c , ... assigned. These fixed resistors 3a . 3b . 3c , ... are realized, for example, as part of an integrated resistance network and via electrical conductors with the delimited contact areas 1a . 1b . 1c , ... the contact track 1 connected. The resistor network, its individual resistors 3a . 3b . 3c , ... are connected in series with each other, is connected at its ends to the plus and the negative terminal of a voltage source. One along the contact path 1 movable, as a grinder 4 trained contact has a contact path 1 towards arranged contact surface 4 ' on that the contact track 1 electrically contacted. Another contact surface 4 '' of the movable grinder 4 is with a second, continuous contact path 5 in electrical contact. At this second contact track 5 can be determined by the position of the grinder 4 conditional voltage can be tapped. This results as the voltage between the potentials of the connected plus and the negative pole, which by the at the tap of the grinder 4 formed voltage divider is defined.

2 zeigt einen Längsschnitt durch die Leiterplatte 6 im Kontaktbereich eines Abschnitts der ersten Kontaktbahn 1 gemäß einer ersten Realisierung der Erfindung. Deutlich zu erkennen sind hierbei die einzelnen abgegrenzten und voneinander isolierten Kontaktbereiche 1a, 1b, 1c, ... sowie die dazwischen liegenden Spalte 2. 2 shows a longitudinal section through the circuit board 6 in the contact region of a section of the first contact track 1 according to a first realization of the invention. Clearly visible are the individual delimited and isolated contact areas 1a . 1b . 1c , ... as well as the intervening column 2 ,

Der als Schleifer 4 ausgebildete bewegliche Kontakt berührt mit seiner konvex gekrümmten Kontaktfläche 4' die Kontaktbahn 1 und stellt somit die elektrische Verbindung zwischen dieser und der hier nicht dargestellten zweiten Kontaktbahn her. Dargestellt ist hier die Situation, in der sich der Schleifer 4 genau in der Mitte eines Spaltes 2 befindet. Die konvex gekrümmte Kontaktfläche 4' taucht hierbei in den Spalt 2 ein und berührt die Kontaktbahn 1 an zwei Kontaktbereichen 1c und 1d gleichzeitig. Die Breite b und die Tiefe t des Spaltes 2 und die Krümmung der Kontaktfläche 4' sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass in genau dieser Situation, nämlich bei der maximalen Eintauchtiefe des Schleifers 4 in der Mitte des Spaltes 2 eine Berührung der Oberfläche 6' des Trägermaterials 6 im Spalt durch die Kontaktfläche 4' des Schleifers 4 nicht erfolgen kann.The grinder 4 trained movable contact touches with its convex curved contact surface 4 ' the contact track 1 and thus provides the electrical connection between this and the second contact track, not shown here. Shown here is the situation in which the grinder 4 right in the middle of a gap 2 located. The convex curved contact surface 4 ' dive into the gap 2 and touches the contact track 1 at two contact areas 1c and 1d simultaneously. The width b and the depth t of the gap 2 and the curvature of the contact surface 4 ' are coordinated so that in exactly this situation, namely at the maximum immersion depth of the grinder 4 in the middle of the gap 2 a touch of the surface 6 ' of the carrier material 6 in the gap through the contact surface 4 ' of the grinder 4 can not be done.

Sofern dies nicht bereits durch die Schichtdicke der Kontaktbahn 1 im Verhältnis zur Breite b des Spaltes 2 gewährleistet werden kann, kann die Tiefe t des Spaltes 2 durch teilweise oder vollständige Entfernung des Trägermaterials 6 zwischen den Kontaktbereichen 1a, 1b, 1c, ... vergrößert werden, wie beispielhaft bei den Spalten 2 zwischen den Kontaktbereichen 1a und 1b sowie zwischen 1b und 1c illustriert.If not already by the layer thickness of the contact track 1 in relation to the width b of the gap 2 can be guaranteed, the depth t of the gap 2 by partial or complete removal of the carrier material 6 between the contact areas 1a . 1b . 1c , ..., as exemplified by the columns 2 between the contact areas 1a and 1b as well as between 1b and 1c illustrated.

Durch die konvexe Formgebung der Kontaktfläche 4' des Schleifers 4 und eine verhältnismäßig geringe Breite b des Spaltes 2 kann eine sanfte Bewegung des Schleifers 4 über die Kontaktbahn 1 erreicht werden. Durch zusätzliche Maßnahmen, wie z. B. durch zumindest teilweise schräg oder gerundet ausgeführte Kanten der Kontaktbereiche 1a, 1b, 1c, ... der Kontaktbahn 1 sind hier noch weitere Verbesserungen möglich.Due to the convex shape of the contact surface 4 ' of the grinder 4 and a relatively small width b of the gap 2 can be a gentle movement of the grinder 4 over the contact track 1 be achieved. By additional measures, such. B. by at least partially oblique or rounded executed edges of the contact areas 1a . 1b . 1c , ... the contact track 1 Here are further improvements possible.

3 zeigt einen Längsschnitt durch die Leiterplatte 6 im Kontaktbereich eines Abschnitts der ersten Kontaktbahn 1 gemäß einer alternativen Realisierung der Erfindung. Deutlich zu erkennen sind auch hier die einzelnen abgegrenzten und voneinander isolierten Kontaktbereiche 1a, 1b, 1c, ... sowie die dazwischen liegenden Spalte 2. 3 shows a longitudinal section through the circuit board 6 in the contact region of a section of the first contact track 1 according to an alternative realization of the invention. Clearly recognizable here are the individual delimited and isolated contact areas 1a . 1b . 1c , ... as well as the intervening column 2 ,

Der als Schleifer 4 ausgebildete bewegliche Kontakt berührt mit seiner Kontaktfläche 4' die Kontaktbahn 1 und stellt somit die elektrische Verbindung zwischen dieser und der hier nicht dargestellten zweiten Kontaktbahn her. Die Berührung der Kontaktbahn 1 durch die Kontaktfläche 4' des Schleifers 4 erfolgt dabei an zwei Kontaktpunkten 4a und 4b die voneinander einen Abstand L haben, der größer ist als die Breite b des Spaltes 2 zwischen zwei Kontaktbereichen 1a und 1b der Kontaktbahn. Durch diese Anpassung der Geometrie der Spalte 2 zwischen den Kontaktbereichen 1a, 1b, 1c, ... der Kontaktbahn und der Kontaktfläche 4' des Schleifers 4 ist gewährleistet, dass der Schleifer 4 im Bereich des Spaltes 2 zunächst mit dem ersten der dem Spalt 2 benachbarten Kontaktbereiche 1a in elektrischer Verbindung steht, anschließend mit beiden Kontaktbereichen 1a und 1b gleichzeitig und weiter fortschreitend in der Bewegung nur mit dem zweiten Kontaktbereich 1b.The grinder 4 trained movable contact touches with its contact surface 4 ' the contact track 1 and thus provides the electrical connection between this and the second contact track, not shown here. The contact of the contact track 1 through the contact surface 4 ' of the grinder 4 takes place at two contact points 4a and 4b which have a distance L from each other which is greater than the width b of the gap 2 between two contact areas 1a and 1b the contact track. By adjusting the geometry of the column 2 between the contact areas 1a . 1b . 1c , ... the contact track and the contact surface 4 ' of the grinder 4 is guaranteed that the grinder 4 in the area of the gap 2 first with the first of the gap 2 adjacent contact areas 1a is in electrical connection, then with both contact areas 1a and 1b simultaneously and progressively moving only with the second contact area 1b ,

Dadurch, dass die beiden Kontaktpunkte 4a und 4b des Schleifers 4 in einer Ebene liegen und dass zumindest einer der Kontaktpunkte 4a, 4b stets auf einem Kontaktbereich 1a oder 1b der Kontaktbahn 1 aufliegt, ist gewährleistet, dass kein Eintauchen des Schleifers 4 in den Spalt 2 zwischen den Kontaktbereichen 1a, 1b der Kontaktbahn 1 stattfindet, so dass auch hier ein sanfter Bewegungsablauf gewährleistet und ein Haken bzw. Klemmen des Schleifers 4 verhindert ist.In that the two contact points 4a and 4b of the grinder 4 lying in a plane and that at least one of the contact points 4a . 4b always on a contact area 1a or 1b the contact track 1 rests, ensures that no immersion of the grinder 4 in the gap 2 between the contact areas 1a . 1b the contact track 1 takes place, so that also ensures a smooth movement and a hook or terminals of the grinder 4 is prevented.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10017511 A1 [0004]

Claims

Variable electrical resistance comprising a contact track ( 1 ) with at least two through a gap ( 2 ) of separate contact areas ( 1a . 1b . 1c , ...) each having an associated electrical resistance ( 3a . 3b . 3c , ...) and at least one along the contact track ( 1 ) movable, as a grinder ( 4 ) trained contact with at least one to the contact track ( 1 ) arranged contact surface ( 4 ' ), where the geometry of the gap ( 2 ) and the contact area ( 4 ' ) are formed such that the grinder ( 4 ) during a movement along the contact track ( 1 ) in the region of the gap ( 2 ) first with a first ( 1a ) the gap ( 2 ) adjacent contact areas ( 1a . 1b ) is in electrical connection, then with both contact areas ( 1a . 1b ) simultaneously and progressively in the movement only with the second contact area ( 1b ), characterized in that the contact surface ( 4 ' ) of the grinder ( 4 ) has a convex curvature and during the movement of the grinder ( 4 ) in the region of the gap ( 2 ) immersed therein, wherein the width (b) and the depth (t) of the gap ( 2 ) and the curvature of the contact surface ( 4 ' ) are coordinated so that at the maximum immersion depth of the grinder ( 4 ) in the middle of the gap ( 2 ) a distance between the contact surface ( 4 ' ) and the surface ( 6 ' ) of the carrier material ( 6 ) in the gap ( 2 ) remains.

Variable electrical resistor according to claim 1, characterized in that the depth (t) of the gap ( 2 ) by partial or complete removal of the support material ( 6 ) between the contact areas ( 1a . 1b . 1c , ...) is enlarged.

Variable electrical resistance comprising a contact track ( 1 ) with at least two through a gap ( 2 ) of separate contact areas ( 1a . 1b . 1c , ...) each having an associated electrical resistance ( 3a . 3b . 3c , ...) and at least one along the contact track ( 1 ) movable, as a grinder ( 4 ) trained contact with at least one to the contact track ( 1 ) arranged contact surface ( 4 ' ), where the geometry of the gap ( 2 ) and the contact area ( 4 ' ) are formed such that the grinder ( 4 ) during a movement along the contact track ( 1 ) in the region of the gap ( 2 ) first with a first ( 1a ) the gap ( 2 ) adjacent contact areas ( 1a . 1b ) is in electrical connection, then with both contact areas ( 1a . 1b ) simultaneously and progressively in the movement only with the second contact area ( 1b ), characterized in that the contact surface ( 4 ' ) of the grinder ( 4 ) at least two in-plane contact points ( 4a . 4b ) whose distance (L) in the direction of movement of the grinder ( 4 ) is greater than the width (b) of the gap ( 2 ).

Variable electrical resistor according to Claim 3, characterized in that the extent of the contact surface ( 4 ' ) in the direction of movement of the grinder ( 4 ) is greater than the width (b) of the gap ( 2 ).

Variable electrical resistor according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the contact track ( 1 ) as an electrical conductor, for example through a copper cladding on a printed circuit board ( 6 ) is trained.

Variable electrical resistor according to claim 5, characterized in that parallel to the contact track ( 1 ) a second contact track ( 5 ) on the printed circuit board ( 5 ) is present, which by another contact surface ( 4 '' ) of the grinder ( 4 ) is contacted.

Variable electrical resistor according to one of claims 1 to 6, characterized in that the edges of the contact areas ( 1a . 1b ) of the contact track ( 1 ) are executed at least partially oblique or rounded.

Variable electrical resistor according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the contact track ( 1 ) is galvanically gold plated.

Variable electrical resistor according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the resistors ( 3a . 3b . 3c , ...) realized as part of an integrated resistor network and via electrical tracks with the demarcated contact areas ( 1a . 1b . 1c , ...) of the contact track ( 1 ) are connected.

Variable electrical resistor according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the individual resistors ( 3a . 3b . 3c , ...) are connected in series with each other, and the ends of this series circuit are connected to the plus and the negative pole of a voltage source.